Contribution to dependability modelling and evaluation of digital-based safety-related systems

Contributions à la Modélisation et à l'Évaluation de la Sûreté de Fonctionnement de Systèmes de Sécurité à Fonctionnalités Numériques

Florent Brissaud (1, 2)

1 INERIS - Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques
2 LM2S - Laboratoire Modélisation et Sûreté des Systèmes

The use of new technologies in safety-related systems gives rise to specific issues with respect to risk management, and it needs having probabilistic evaluation tools adapted to the increasing complexity of systems. The thesis works presented in this dissertation contribute to the dependability evaluation of safety-related systems, and especially for digital-based transmitters, which combine data acquisition with information processing and transmission. The aim is to extend the dependability modelling methods in order to take at best the various interactions and dynamic behaviours of the systems into account. The first proposed model allows to represent the functional and material aspects of a safety system, the faults and failures, as well as the different relations between elements. This modelling framework is used as support to perform reliability analyses and uncertainty analyses with regard to parameters and model. A second contribution assumes the transmitters as part of control systems and aims to model the interactions between transmitters, and the interactions with the other systems' components and the process, using a dynamic reliability framework.

L'utilisation de nouvelles technologies au sein des systèmes relatifs à la sécurité soulève des problèmes en termes de maîtrise des risques technologiques, et il est nécessaire de disposer d'outils d'évaluation probabiliste adaptés à la complexité accrue de ces systèmes. Les travaux présentés dans ce mémoire apportent des contributions à l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes de sécurité, et en particulier des capteurs-transmetteurs à fonctionnalités numériques qui combinent l'acquisition de données avec des fonctions avancées de traitement et de transmission de l'information. L'objectif est d'étendre les méthodes de modélisation de la sûreté de fonctionnement, afin de mieux prendre en compte les diverses interactions et les comportements dynamiques mis en jeu par ces systèmes. Le premier modèle proposé permet de représenter les aspects fonctionnels et matériels d'un système de sécurité, les défauts et défaillances, ainsi que les diverses relations entre éléments. Cette modélisation sert de support à des analyses de fiabilité et à des analyses d'incertitudes liées aux paramètres et au modèle. Une seconde contribution considère les capteurs-transmetteurs comme éléments de systèmes de contrôle-commande et vise à modéliser les interactions entre ces capteurs-transmetteurs, celles avec d'autres éléments du système, ainsi qu'avec le processus contrôlé, dans une approche de fiabilité dynamique.

Mots clés: System safety; Reliability; Simulation methods; Automatic control; Random dynamical systems; Systems engineering; Systems availability; Mathematical models; Risk assessment

Mots clés: Évaluation du risque; Sécurité des systèmes; Fiabilité; Simulation; Méthodes de; Commande automatique; Systèmes dynamiques aléatoires; Ingénierie des systèmes; Disponibilité (systèmes); Modèles mathématiques

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]; Automatique / Robotique; Autre; Mathématiques [math]

Florent Brissaud. Contributions à la Modélisation et à l'Évaluation de la Sûreté de Fonctionnement de Systèmes de Sécurité à Fonctionnalités Numériques. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Technologie de Troyes, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00553045⟩